基于扎根理論的物理實驗操作評分細(xì)則研究

摘 要：物理實驗操作評分細(xì)則是物理實驗教學(xué)評價的重要一環(huán)。本文基于扎根理論，對中考物理實驗操作考核的試題與評分細(xì)則資料進(jìn)行了質(zhì)性分析，初步建構(gòu)了物理實驗評分細(xì)則的框架，并結(jié)合專家問卷調(diào)查，擬定了物理實驗的評分細(xì)則。

關(guān)鍵詞：物理實驗；評分細(xì)則；扎根理論

1 引言

物理實驗操作考試自實行以來，就是一項合格性考試。但這引發(fā)了諸多問題，比如評價主觀性較強(qiáng)、實驗操作考試應(yīng)試現(xiàn)象較為嚴(yán)重、考評人員數(shù)量和素質(zhì)達(dá)不到要求、可回溯性差、操作考試內(nèi)容較為單一、評價標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一以及部分科學(xué)探究要素與能力考查缺失等。這些問題不僅阻礙了物理實驗操作考試的發(fā)展與完善，還使教師或?qū)W生在評價物理實驗操作時陷入困境。實驗操作考試不僅缺乏具體的評分細(xì)則，而且難以實現(xiàn)高效而有價值的評價。這兩個困境導(dǎo)致我們在進(jìn)行物理實驗操作評價時，缺乏理論與技術(shù)支持，從而評價信心不足，不能很好地在物理實驗教學(xué)與評價中貫徹評價導(dǎo)向原則。本文主要采用質(zhì)性研究的范式，利用扎根理論結(jié)合專家調(diào)查的研究路徑（見圖1），來制定合理的評分細(xì)則。

2 基于扎根理論的物理實驗評分細(xì)則初擬

2.1 扎根理論簡介

扎根理論是一種研究路徑，而非具體的“理論”。其要義可以總結(jié)為：研究的目的是生成理論，且理論必須來自經(jīng)驗資料；研究是通過系統(tǒng)地收集和分析資料，從中發(fā)現(xiàn)、發(fā)展和檢驗理論的過程；研究結(jié)果是一種對現(xiàn)實的理論呈現(xiàn)。通過系統(tǒng)化的資料收集和分析程序所發(fā)現(xiàn)的理論被稱為扎根理論。^［1］

2.2 基于扎根理論制定物理實驗評分細(xì)則的緣由

目前，各個省市對于初中物理實驗操作的評價標(biāo)準(zhǔn)尚未有明確、統(tǒng)一的規(guī)范。但每個省市都會進(jìn)行中考物理實驗操作考試，并對相關(guān)的考試內(nèi)容給出具體的評分細(xì)則與評分要求。通過扎根理論的質(zhì)性分析以及對該部分文本材料的反復(fù)閱讀與編碼，教師可以獲取各個地區(qū)對于實驗評價標(biāo)準(zhǔn)的看法與經(jīng)驗。對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼與整理，教師可以獲得較為統(tǒng)一、客觀、便于大眾所接受的標(biāo)準(zhǔn)。

本文運(yùn)用扎根理論，對部分省市的評分細(xì)則的文本進(jìn)行編碼，提煉關(guān)鍵步驟和主題。文章采用的主要分析軟件為NVivo。首先，從歷年各省市的評分細(xì)則入手，分析其關(guān)鍵代碼，并探索它們之間的關(guān)系，從而為評價標(biāo)準(zhǔn)的確立積累更多現(xiàn)實基礎(chǔ)；其次，針對目前評價現(xiàn)狀中存在的不足，對相應(yīng)的指標(biāo)進(jìn)一步完善；最后，通過專家咨詢方式對評價標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)與權(quán)重進(jìn)行相對共識性地統(tǒng)一，從而制定一份用于實驗考試的評分細(xì)則。相較于德爾菲法這種開放式的專家咨詢方式，本文采取的方法更為合適。

2.3 三級編碼確定評分細(xì)則的初步框架

扎根理論的研究過程通過將事件、事件與概念、概念與概念之間進(jìn)行連續(xù)比較，形成類屬及其屬性。

在初擬物理實驗評分細(xì)則的過程中，我們主要采用三級編碼方式，即開放編碼、軸心編碼與選擇編碼，這種編碼方式更加注重將詮釋資料本身作為研究目標(biāo)。

我們對江蘇省、安徽省、河南省三個地區(qū)中考物理實驗操作考試的試題與評分細(xì)則的資料進(jìn)行了統(tǒng)計分析，主要選取測量固體（小石塊）的密度實驗，采用NVivo軟件對文本數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，同時遵循三角互證原則。

開放編碼是運(yùn)用扎根理論對原始資料進(jìn)行逐級解碼的第一步，這個階段需要嚴(yán)格客觀地從評分細(xì)則的內(nèi)容中辨析概念并“貼標(biāo)簽”，判斷其類屬，從而完成初步的開放編碼。^［2］本文對測量固體密度實驗的內(nèi)容進(jìn)行編碼后，提取了11個編碼：“儀器檢查”“儀器整理”“水平平衡”“游碼歸零”“橫梁平衡”“實驗表格設(shè)計”“測量質(zhì)量”“測量體積1”“測量體積2”“計算體積”“計算小石塊密度”。

軸心編碼的主要任務(wù)是發(fā)現(xiàn)和建立開放編碼中各類屬之間的內(nèi)在聯(lián)系（如因果關(guān)系、情境關(guān)系、相似關(guān)系等），從而確立主要范疇。例如，“水平平衡”“游碼歸零”“橫梁平衡”三個開放編碼實質(zhì)上都屬于“天平調(diào)平”的主范疇，也是測量小石塊密度實驗中的主要實驗階段。

選擇編碼的目標(biāo)是確立核心范疇，它通過對已編碼的內(nèi)容進(jìn)行抽象化處理，為實驗步驟和實驗階段之間的關(guān)系提供指導(dǎo)作用。^［3］我們對11個開放編碼進(jìn)行分析和聚類，將其分為5個軸心編碼。在此基礎(chǔ)上，“儀器檢查與整理”體現(xiàn)了“物理實驗意識”，“天平調(diào)平”和“測量小石塊的質(zhì)量與體積”聚焦于“物理實驗操作”，“計算小石塊密度”和“實驗表格設(shè)計”則主要體現(xiàn)了“物理實驗思維”，如表1所示。

因此，在初擬評分細(xì)則時，基于本文我們設(shè)計了一個相關(guān)指標(biāo)體系。一級指標(biāo)對應(yīng)軸心編碼，反映實驗階段的相關(guān)內(nèi)容；二級指標(biāo)主要對應(yīng)開放編碼，涵蓋實驗步驟的詳細(xì)內(nèi)容。我們據(jù)此制定相應(yīng)的評價細(xì)則如表2所示。在二級指標(biāo)中，前序號對應(yīng)一級指標(biāo)序號，后序號對應(yīng)實際實驗步驟序號，例如，“1.14整理實驗儀器”前面的“1”對應(yīng)一級指標(biāo)“1儀器檢查與整理”，后面的“14”對應(yīng)實際實驗中第14步應(yīng)該進(jìn)行的實驗操作。本文的實驗步驟如表2所示。

3 基于專家問卷調(diào)查的物理實驗評分細(xì)則擬定

專家調(diào)查問卷的主要目的是檢驗實驗評分細(xì)則三級編碼的理論飽和度，并確定指標(biāo)權(quán)重。問卷主要通過線上的形式發(fā)放，同時采取私信或郵件形式回收，專家全程均不知道相互的身份信息，以此來保證問卷的匿名性，同時有助于保障研究結(jié)論的科學(xué)性和客觀性。本次共收集到52份專家反饋的問卷。專家組的人數(shù)不宜過多或過少，否則會影響意見的共識度或信效度，一般可接受的人數(shù)范圍為15至25人。因此，我們需要對專家組成員進(jìn)行精心挑選。本研究的問卷調(diào)查要求專家符合以下標(biāo)準(zhǔn)：第一，在物理學(xué)科方面具有較高的造詣與獨特見解；第二，有長期的一線物理實驗教學(xué)或研究經(jīng)驗（10年以上）；第三，在中學(xué)物理領(lǐng)域發(fā)表過高水平論文或獲得過優(yōu)課獎項；第四，具有中學(xué)高級及以上的職稱；第五，關(guān)注物理實驗教學(xué)與物理實驗評價的發(fā)展與未來趨勢。

本次調(diào)查結(jié)論主要分為兩個部分，一部分是對各實驗指標(biāo)的權(quán)重賦值，另一部分是專家組對指標(biāo)內(nèi)容的修改。修改意見主要分為三類：A是刪除、B是修改、C是增加。關(guān)于相關(guān)指標(biāo)的刪減、修改或補(bǔ)充意見如表3所示。

總體而言，專家組對評價標(biāo)準(zhǔn)提出了細(xì)節(jié)的修改意見，據(jù)此筆者酌情進(jìn)行了修改。對于權(quán)重數(shù)據(jù)的處理，我們根據(jù)專家組的賦分以百分制歸一化后取平均值，作為最終確定的權(quán)重，結(jié)果如表4所示。基于該評分細(xì)則，我們收集了110名不同實驗者測量小石塊密度的實驗視頻，并邀請了7名物理教育專業(yè)的研究生進(jìn)行評價。評價過程進(jìn)展順利，效果良好。同時，我們將該評分細(xì)則作為主要依據(jù)用于AI評分系統(tǒng)。該評分細(xì)則適用性良好，其平均準(zhǔn)確率可達(dá)95%～98%。

4 物理實驗操作評分細(xì)則擬定的探索與啟示

第一，扎根理論適合解決涉及廣泛經(jīng)驗資料的問題。扎根理論是從經(jīng)驗資料而不是從預(yù)想的、邏輯演繹的假設(shè)中形成代碼和類屬的。中考物理實驗操作考試已納入中考體系，并經(jīng)歷了漫長的時間，積累了大量的實驗考試內(nèi)容與評價標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的經(jīng)驗內(nèi)容。這些經(jīng)驗是制定更進(jìn)一步的物理實驗評價標(biāo)準(zhǔn)的“原材料”。

第二，基于扎根理論并結(jié)合專家調(diào)查來制定評分細(xì)則的路徑具有可行性。中考物理實驗操作考試是中考的重要一環(huán)，不同省市對于考試的形式與評價標(biāo)準(zhǔn)也不盡相同。部分省市已率先將合格性考試轉(zhuǎn)變?yōu)橛嫹种瓶荚?，這要求評分細(xì)則的制定應(yīng)更加科學(xué)與合理，基于扎根理論

初擬評分細(xì)則可以從過去汲取經(jīng)驗，也可以結(jié)合新時代對于實驗的要求取其精華去其糟粕，而專家調(diào)查則能夠確保指標(biāo)體系及權(quán)重的合理性。

第三，基于扎根理論的物理實驗操作評分細(xì)則具有理論與實踐相結(jié)合、內(nèi)容細(xì)致全面、理念先導(dǎo)和科學(xué)評價等優(yōu)越性。該評分細(xì)則結(jié)合了扎根理論的理論指導(dǎo)和實際操作的需求，使評分既有理論基礎(chǔ)，又貼近實際操作。

該細(xì)則根據(jù)廣泛的資料樣本，將實驗操作的各個環(huán)節(jié)和要素進(jìn)行細(xì)化，使評分更加全面和詳細(xì)。同時，我們通過扎根理論的評分細(xì)則可以更科學(xué)地評估物理實驗操作的質(zhì)量和水平，提高評估的客觀性和公正性。另外，基于扎根理論的選擇編碼可以統(tǒng)籌物理實驗素養(yǎng)等頂層概念，對評分細(xì)則進(jìn)行指導(dǎo)補(bǔ)充，從而更好地進(jìn)行實驗的設(shè)計與改進(jìn)。

第四，明確的評分細(xì)則為AI技術(shù)賦能實驗評價奠定了堅實基礎(chǔ)。AI技術(shù)是新時代的產(chǎn)物，近年來AI技術(shù)在物理實驗領(lǐng)域蓬勃發(fā)展，廣泛應(yīng)用于物理實驗教學(xué)中，其突出的優(yōu)勢是智能評分功能。制定明確的評價細(xì)則能夠為AI技術(shù)融入物理實驗教學(xué)與評價指引方向。

參考文獻(xiàn)

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